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關(guān)于ＲＡＩＤ技術(shù)淺析
[論文關(guān)鍵詞]RAID 模式 應用 功能[論文摘要]隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，使存儲數據的技術(shù)手段也發(fā)生很大變化。存儲信息并且防止信息丟失就成為了一個(gè)首要問(wèn)題。利用RAID技術(shù)可以把數據分布到多個(gè)硬盤(pán)上，從而取得更好的穩定性和性能。
一、引言
隨著(zhù)計算機技術(shù)的快速發(fā)展和的不斷深入，計算機已經(jīng)逐漸介入了我們的生活的方方面面,同時(shí)各個(gè)方面對計算機技術(shù)提出了更高的要求，為了適應人們的需要，計算機技術(shù)不斷的在各個(gè)方面變革著(zhù)。Internet的普及更加劇了信息的幾何化增長(cháng)，于是存儲信息并且防止信息丟失就成為了一個(gè)首要問(wèn)題。當然用于存儲信息數據的設備就是關(guān)鍵了：比如對于一個(gè)大型的網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，因為存儲設備的故障導致網(wǎng)站的片刻的癱瘓，也可能帶來(lái)巨大的損失。那么，如何解決這一問(wèn)題呢？很顯然單靠用多個(gè)硬盤(pán)簡(jiǎn)單的備份不能從根本上解決問(wèn)題。這時(shí)一種叫做獨立冗余磁盤(pán)陣列（RAID）的技術(shù)就應運而生了,這種技術(shù)可以把數據分布到多個(gè)硬盤(pán)上，從而取得更好的穩定性和性能。
二、RAID技術(shù)
�。ㄒ唬㏑AID技術(shù)簡(jiǎn)介。RAID就是一種由多塊廉價(jià)磁盤(pán)構成的冗余陣列，在操作系統下是作為一個(gè)獨立的大型存儲設備出現。RAID可以充分發(fā)揮出多塊硬盤(pán)的優(yōu)勢，可以提升硬盤(pán)速度，增大容量,提供容錯功能夠確保數據安全性，易于的優(yōu)點(diǎn)，在任何一塊硬盤(pán)出現問(wèn)題的情況下都可以繼續工作，不會(huì )受到損壞硬盤(pán)的影響。
數據冗余的功能可以保證用戶(hù)數據一旦發(fā)生損壞，就可利用冗余信息使損壞數據得以恢復，從而保障了用戶(hù)數據的安全性。在用戶(hù)看起來(lái)，組成的磁盤(pán)組就像是一個(gè)硬盤(pán)，用戶(hù)可以對它進(jìn)行分區，格式化等等�？傊�，對磁盤(pán)陣列的操作與單個(gè)硬盤(pán)一模一樣。不同的是，磁盤(pán)陣列的存儲性能要比單個(gè)硬盤(pán)高很多，而且可以提供數據冗余。
�。ǘ㏑AID的幾種模式。RAID的級別從RAID概念的提出到現在，已經(jīng)發(fā)展了多個(gè)級別，有明確標準級別分別是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四個(gè)級別。其他還有6、7、10、30、50等。
1．RAID 0。RAID 0又稱(chēng)為Stripe或Striping，即Data Stripping數據分條技術(shù)，它代表了所有RAID級別中最高的存儲性能。RAID 0是由多個(gè)硬盤(pán)并發(fā)協(xié)同工作完成數據的讀寫(xiě)，數據被均勻分布在各個(gè)硬盤(pán)上，一般情況下，使用的硬盤(pán)越多，讀寫(xiě)的速度越快。RAID0的特點(diǎn)是讀寫(xiě)速度快，并且價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是安全性相對較差，因為在RAID0中的一個(gè)硬盤(pán)出現故障時(shí)，整個(gè)陣列的數據將會(huì )丟失。RAID0是最快和最有效的磁盤(pán)陣列類(lèi)型，但沒(méi)有容錯功能。因此，RAID 0不能應用于數據安全性要求高的場(chǎng)合。
2．RAID 1。RAID1稱(chēng)為磁盤(pán)鏡像。原理是在兩個(gè)硬盤(pán)之間建立完全的鏡像，即所有數據會(huì )被同時(shí)存放到兩個(gè)硬盤(pán)上，當一個(gè)磁盤(pán)出故障時(shí)，仍可從另一個(gè)硬盤(pán)中讀取數據，因此安全性得到保障。但系統的大大提高，因為系統的實(shí)際有效硬盤(pán)空間僅為所有硬盤(pán)空間的一半。
3．RAID 3。RAID3是把數據分成多個(gè)“塊”，按照一定的容錯算法，存放在N+1個(gè)硬盤(pán)上，實(shí)際數據占用的有效空間為N個(gè)硬盤(pán)的空間總和，而第N+1個(gè)硬盤(pán)上存儲的數據是校驗容錯信息，當這N+1個(gè)硬盤(pán)中的其中一個(gè)硬盤(pán)出現故障時(shí)，從其它N個(gè)硬盤(pán)中的數據也可以恢復原始數據，這樣，僅使用這N個(gè)硬盤(pán)也可以帶傷繼續工作（如采集和回放素材），當更換一個(gè)新硬盤(pán)后，系統可以重新恢復完整的校驗容錯信息。由于在一個(gè)硬盤(pán)陣列中，多于一個(gè)硬盤(pán)同時(shí)出現故障率的幾率很小，所以一般情況下，使用RAID3，安全性是可以得到保障的。與RAID0相比，RAID3在讀寫(xiě)速度方面相對較慢。
4．RAID4。RAID4即帶奇偶校驗碼的獨立磁盤(pán)結構，RAID4和RAID3很像，它對數據的訪(fǎng)問(wèn)是按數據塊進(jìn)行的，也就是按磁盤(pán)進(jìn)行的，每次是一個(gè)盤(pán)，RAID4的特點(diǎn)和RAID3也挺象，不過(guò)在失敗恢復時(shí)，它的難度可要比RAID3大得多了，控制器的設計難度也要大許多，而且訪(fǎng)問(wèn)數據的效率不怎么好。
5．RAID5。RAID5把校驗塊分散到所有的數據盤(pán)中。RAID5使用了一種特殊的算法，可以計算出任何一個(gè)帶區校驗塊的存放位置。這樣就可以確保任何對校驗塊進(jìn)行的讀寫(xiě)操作都會(huì )在所有的RAID磁盤(pán)中進(jìn)行均衡，從而消除了產(chǎn)生瓶頸的可能。RAID5的讀出效率很高，寫(xiě)入效率一般，塊式的集體訪(fǎng)問(wèn)效率不錯。RAID5提高了系統可靠性，但對數據傳輸的并行性解決不好，而且控制器的設計也相當困難。
6．RAID 6。RAID6即帶有兩種分布存儲的奇偶校驗碼的獨立磁盤(pán)結構，它是對RAID5的擴展，主要是用于要求數據絕對不能出錯的場(chǎng)合，使用了二種奇偶校驗值，所以需要N+2個(gè)磁盤(pán)，同時(shí)對控制器的設計變得十分復雜，寫(xiě)入速度也不好，用于計算奇偶校驗值和驗證數據正確性所花費的時(shí)間比較多，造成了不必須的負載，很少人用。
7．RAID7。RAID7即優(yōu)化的高速數據傳送磁盤(pán)結構，它所有的I/O傳送均是同步進(jìn)行的，可以分別控制，這樣提高了系統的并行性和系統訪(fǎng)問(wèn)數據的速度；每個(gè)磁盤(pán)都帶有高速緩沖存儲器，實(shí)時(shí)操作系統可以使用任何實(shí)時(shí)操作芯片，達到不同實(shí)時(shí)系統的需要。允許使用SNMP協(xié)議進(jìn)行和監視，可以對校驗區指定獨立的傳送信道以提高效率�？梢赃B接多臺主機，當多用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)系統時(shí)，訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間幾乎接近于0。但如果系統斷電，在高速緩沖存儲器內的數據就會(huì )全部丟失，因此需要和UPS一起工作，RAID7系統很高。
8．RAID10。RAID10即高可靠性與高效磁盤(pán)結構它是一個(gè)帶區結構加一個(gè)鏡象結構，可以達到既高效又高速的目的。這種新結構的價(jià)格高，可擴充性不好。
9．RAID53。RAID7即高效數據傳送磁盤(pán)結構，是RAID3和帶區結構的統一，因此它速度比較快，也有容錯功能。但價(jià)格十分高，不易于實(shí)現。
三、RAID級別的的選擇
使用的容錯算法和分塊大小決定RAID使用的應用場(chǎng)合，在通常情況下，RAID3比較適合大文件類(lèi)型且安全性要求較高的應用，如視頻編輯、硬盤(pán)播出機、大型數據庫等；而RAID5適合較小文件的應用，如文字、圖片、小型數據庫等。RAID級別的選擇有三個(gè)主要因素：可用性（數據冗余）、性能和成本。
四、RAID技術(shù)的實(shí)現方法
RAID實(shí)現有兩種方法，一種是用專(zhuān)門(mén)的控制新片來(lái)完成，控制芯片可以做成RAID卡的形式，也可以集成在主板上。另一種方法是用軟件的方法來(lái)實(shí)現，比如WIN2000就含有軟件RAID的功能。
總之,冗余磁盤(pán)陣列RAID技術(shù)，能夠將有效數據和校驗數據均勻分布在多個(gè)硬盤(pán)中并加入校驗數據，當有硬盤(pán)損壞時(shí)，通過(guò)校驗數據恢復損壞硬盤(pán)申的數據。在恢復過(guò)程中，不影響系統的服務(wù)。同時(shí)，RAID系統可以大幅度提高磁盤(pán)數據1/0(input/outpu志；輸入輸出)的性能。通過(guò)配置并使用RAID系統，可以最大限度地減少由于硬件損壞造成的系統故障和數據丟失。
參考文獻：
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[3]《網(wǎng)絡(luò )技術(shù)精要建網(wǎng)管網(wǎng)500問(wèn)》曾明/李建軍等著(zhù) 出版社2003. 11。
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